Способ двустороннего торцового шлифования

 

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использован для шлифования кольцевых заготовок, например колец подшипников. Заготовкам сообщают продольную подачу в диаметральном направлении между двумя вращающимися абразивными кругами с концентрично расположенными на их торцах абразивными и безабразивными зонами. Абразивные зоны на торцах кругов образуют переменной ширины. Приведены расчетные формулы для определения ширины произвольной абразивной зоны и величины продольной подачи. Такие действия обеспечивают равномерную нагрузку на каждую абразивную зону за счет постоянной величины объема металла, проходящего на каждое зерно, что повышает качество обработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано для шлифования кольцевых заготовок, например колец подшипников.

Известен способ одновременной двусторонней обработки торцов конических деталей (патент РФ 2058877, В 24 В 7/17, Б.И. 12, 1996г.), при котором им сообщают перемещение относительно двух инструментов, а в качестве инструментов берут прерывистые круги, у которых рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующего обрабатываемого торца детали.

Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает высокого качества обработанной поверхности. Это объясняется тем, что режущие выступы каждого шлифовального круга имеют свою постоянную ширину. При этом нагрузка, определяемая объемом снятого металла, на каждый режущий выступ будет различная. При движении заготовок с постоянной скоростью продольной подачи наименьшую нагрузку будут испытывать режущие выступы, находящиеся ближе к периферии круга, а наибольшую - ближе к центру круга. Так как режущие выступы выполнены концентрично, то наибольшее количество абразивных зерен находится на наибольшем режущем выступе, а наименьшее - на наименьшем режущем выступе. Следовательно, на долю абразивных зерен, находящихся на наибольшем и наименьшем режущих выступах, приходятся различные микрообъемы удаляемого металла. Различная нагрузка на каждый режущий выступ приводит к неравномерному их износу. Наибольшему износу будет подвержен наименьший режущий выступ. В результате обработанная поверхность детали имеет повышенные показатели по неплоскостности и непараллельности торцов.

Таким образом, применение инструмента с постоянной шириной режущих выступов в способе двусторонней обработки торцов деталей не обеспечивает высокого качества обработанной поверхности.

Наиболее близким по технической сущности является способ двустороннего торцового шлифования (Патент РФ 2071901, В 24 В 7/17, Б.И. 2, 1997 г.), при котором безабразивные зоны на торцах кругов образуют канавками переменного шага, при этом продольную подачу заготовок определяют по формуле V_з= 3n(В-b)/2, где V_з - продольная подача заготовок, м/с; n - частота вращения круга, с^-1; В - ширина дисковой заготовки, м; b - ширина канавки на торце круга, м.

Недостаток данного способа состоит в том, что он так же, как и рассмотренный выше способ, не обеспечивает высокого качества обработанной поверхности. В этом способе ширины абразивных зон выбраны без учета на них нагрузки. Отсюда каждая абразивная зона будет иметь свой износ. В результате рабочая поверхность круга получит искаженный профиль, который переносится на обрабатываемую поверхность детали. В итоге обработанная поверхность имеет повышенные показатели по неплоскостности и непараллельности торцов.

Техническим результатом является повышение качества обработанных поверхностей детали.

Технический результат достигается тем, что в способе двустороннего торцового шлифования заготовок с центральным отверстием, включающем их продольную подачу в диаметральном направлении между двумя вращающимися абразивными кругами с концентрично расположенными абразивными и безабразивными зонами на их торцах, используют абразивные круги с абразивными зонами переменной ширины, определяемой по формуле Δ_п = Δ₁•r₁/r_п, где Δ_п - ширина произвольной абразивной зоны, м; Δ₁ - ширина центральной абразивной зоны, м; r₁ - внутренний радиус центральной абразивной зоны, м; r_п - внутренний радиус произвольнoй абразивной зоны, м; при этом продольную подачу заготовок определяют по формуле
V_з=2d_зн/t,
где V_з- продольная подача заготовок, м/с;
d_зн - наружный диаметр заготовок, м;
t - время прохождения заготовкой зоны шлифования, с.

Использование предлагаемого технического решения позволяет с учетом режимных параметров обработки добиться равномерной нагрузки на каждую абразивную зону шлифовального круга, при этом объем металла, приходящийся на каждое зерно, что определяет нагрузку на него, остается величиной постоянной и не зависит от положения зерна в рабочей зоне круга. В результате происходит синхронный (равномерный) износ каждой абразивной зоны шлифовального круга, что обеспечивает стабильное высокoe качество обработки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 дана схема реализации способа; на фиг.2 - вид в плане шлифовального круга с концентрично расположенными абразивными и безабразивными зонами.

Шлифовальный круг 1 имеет абразивные 2 и безабразивные 3 зоны. Центральная (внутренняя) абразивная зона имеет внутренний радиус r₁ и ширину Δ₁, а произвольная абразивная зона - внутренний радиус r_п и ширину Δ_п.

Заготовка 4 с внутренним диаметром d_зв и наружным диметром d_зн ограничена нижней 5 и верхней 6 направляющими линейками.

Способ осуществляется следующий образом.

Заготовка 4, ограниченная нижней 5 и верхней 6 направляющими линейками, перемещается между двумя шлифовальными кругами 1 с продольной подачей V_з (фиг. 1). В зоне обработки заготовка 4 вращается с частотой n₃. Шлифовальные круги 1 вращаются с частотой n_к в разные стороны.

Время прохождения заготовкой 4 зоны шлифования равно

За время t шлифовальный круг 1 делает количество oборотов N, равное
N=n_k•t (2)
При этом обрабатывается площадь заготовки 4 равна

С данной обрабатываемой площади на каждое абразивное зерно приходится объем металла

где l(r) - длина пути, пройденного абразивным зерном со скоростью вращения шлифовального круга за время его контакта с обрабатываемой поверхностью.

Шлифовальный круг 1 имеет переменную величину ширины абразивных зон 2 (фиг 2). В процессе обработки каждая абразивная зона удаляет с обрабатываемой поверхности заготовки 4 объем металла, равный

где N_n - количества зерен в произвольной абразивной зоне.

Для обеспечения равномерного износа каждой абразивной зоны необходимо, чтобы выполнялось условие
V_мет.1= V_мет.2=...= V_мет.п= C=const, (6)
где V_мет.1 - объем металла, удаляемый центральной абразивной зоной; V_мет.2 - последующей абразивной зоной; V_мет.п - произвольной абразивной зоной.

Удаление одинакового объема металла с обрабатываемой поверхности заготовки каждой абразивной зоной свидетельствует об одинаковой нагрузке, приходящейся на каждую из зон.

Объемы удаляемого металла, входящие в условие (6), могут быть найдены как


,
где Δ₁,Δ₂,Δ_n - ширины центральной, последующей и произвольной абразивных зон;
r₁, r₂, r_n - внутренние радиусы центральной, последующей и произвольной абразивных зон.

Выполнение условия (6) возможно лишь тогда, когда величины ширин абразивных зон равны


то есть определялись по формуле
(8)
где Δ_п - ширина произвольной абразивной зоны;
Δ₁ - ширина центральной абразивной зоны;
r₁ - внутренний радиус центральной абразивном зоны;
r_п - внутренний радиус произвольной абразивной зоны.

Ширина Δ₁ и внутренний радиус r₁ центральной абразивной зоны задаются произвольно.

Способ двустороннего торцового шлифования испытан в производственных условиях. В таблице 1 приведен конкретный пример расчета формы рабочей поверхности торцешлифовального круга.

Обработке подвергались наружные кольца конических подшипников 7516, имеющие d_зн=0,13м. Время обработки составляло t = 5 с. Отсюда продольная подача заготовок была равна
V_з=2d_зн/t=2•0,13/5=0,052 м/с.

Результаты испытаний показали, что на рабочей поверхности круга происходит синхронный (равномерный) износ каждой абразивной зоны. За счет этого повысилось качество обработки по параметрам неплоскостности и непараллельности торцов.

Формула изобретения

1. Способ двустороннего торцового шлифования заготовок, включающий их продольную подачу в диаметральном направлении между двумя вращающимися абразивными кругами с концентрично расположенными абразивными и безабразивными зонами на их торцах, отличающийся тем, что используют абразивные круги с абразивными зонами переменной ширины, определяемой по формуле
Δ_п = Δ₁•r₁/r_п,
где Δ_п - ширина произвольной абразивной зоны, м;
Δ₁ - ширина, центральной абразивной зоны, м;
r_п - внутренний радиус произвольной абразивной зоны, м;
r₁ - внутренний радиус центральной абразивной зоны, м,
при этом величину продольной подачи заготовок определяет по формуле
V_з= 2d_зн/t,
где V_з - продольная подача заготовок, м/с;
d_зн - наружной диаметр заготовки, м;
t - время прохождения заготовкой зоны шлифования, с.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он предназначен для шлифования заготовок с центральным отверстием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3